SYNTHÈSE
médecine/sciences 1 995 ; 1 1 : 55 5-62
Pierre J ouannet Catherine Serres
ADRESSE
P. Jouan net : professeur d'histologie-embryologie, université Paris V C. Serres : maître de confé
rence des universités, université Paris Xl. Labo
ratoire de biologie de la reproduction, hô
pital Cochin-Port-Royal, 123, boulevard de Port-Royal, 75014 Paris, France.
m/s n • 4, vot. l i, avril 95
Mouvement normal et pathologique
du spermatozoïde humain
Le flagelle du spermatozoïde, structure permettant le mou
vement, est parcouru sur toute sa longueur par l'axonème composé de tubules longitudinaux reliés entre eux par des bras de dynéine et des liens de nexine. A l'origine du mouve
ment, il y a le glissement des microtubules axonémaux les uns
par rapport aux autres au cours d'un cycle mécano-chimique d'attachement et de détachement successifs des bras de dy
néine sur le tubule voisin, glissement transformé en courbure dont la forme et la vitesse de déplacement engendrent la pro
pagation d'une onde. Ce mouvement dépend de la matura
tion de la cellule. L'augmentation de l'AMPc est responsable de l'initiation du mouvement, alors que le calcium règle la forme et l'amplitude de la courbure. Ces messagers agissent par l'intermédiaire de phénomènes de phosphorylation des protéines de l'axonème. Des anomalies dans ces struc
tures peuvent rendre compte de dyskinésies et de stérilités.
versée du mucus cervical, la progres
sion à travers les voies génitales fémi
nines et la pénétration des enve
loppes périovocytaires avant la fusion avec l'ovocyte. Au cours de ce << voya
ge " • le spermatozoïde rencontre des
micro-environnements très variés et subit un certain nombre de modifica
tions qui se manifestent notamment au niveau de son mouvement. A cha
cune de ces étapes, des dysfonction
nements d'origine interne ou dépen
dants de facteurs externes peuvent perturber la mobilité des spermato
zoïdes et donc être responsables d'in
fertilité.
1 Le flagelle, une structure pour le mouvement Le support morphologique du mou-
Chez l'homme, comme dans de nombreuses espèces de mammifères, la mobilité des spermatozoïdes est né
cessaire à l'expression de leur fonction, la fécondation. de l'ovocyte. L'appareil locomoteur in
traflagellaire est édifié au cours de la spermiogenèse mais ce n'est qu'au cours de la traversée épididymaire que les spermatozoïdes vont acquérir leur potentiel de mobilité fonction
nelle. Ce phénomène constitue une partie de la maturation épididymaire des spermatozoïdes nécessaire pour la fécondation. Dans l'épididyme, les spermatozoïdes sont quiescents, leur mobilité ne s'exprimera qu'après leur dilution dans le plasma séminal, au moment de l'éjaculation. Ensuite, la mobilité propre des spermato
zoïdes est déterminante pour la tra- vement est constitué d'une structure ---•
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Acrosome
Zone fusiogène
Doublet périphérique
Pont radiaire �Doublet central
Bras de dynéine Lien de nexine
interne et externe
Complexe axonémal
Colonne longitudinale
F i g u re 1. Coupe de flagelle de spermatozoïde humain en microscopie élec
tronique à transmission : sections longitudinale { gauche} et transversales {droite} au niveau de la pièce intermédiaire et de la pièce principale. La bar
re représente 0, 1 J.lm.
de base, l'axonème, qui parcourt le flagelle sur toute sa longueur (figure 1). Les neuf paires de microtubules périphériques et la paire de microtu
bules centraux sont constituées de tu
butine. Sur le microtubule A des dou
blets périphériques, sont ancrées des expansions latérales appelées bras in
terne et externe et constituées de dy
néine. Ces bras de dynéine sont diri
gés vers le microtubule B du doublet voisin et régulièrement et précisé
ment espacés tout le long des tubules A. La cohésion des doublets périphé
riques est assurée par des liens de nexine les reliant entre eux. Enfin, des ponts radiaires partant de ces mêmes doublets périphériques se projettent vers la gaine centrale en
tourant la paire de tubules centraux [ 1 ] . Chaque doublet périphérique est accompagné à l'extérieur d'une fibre dense. Les neuf fibres denses ont des longueurs variables [2] . Cet ensemble est entouré d'un manchon mitochondrial de 5 à 7 pm de long
dans la partie initiale du flagelle puis d'une gaine fibreuse formée d'un empilement de demi-anneaux ancrés sur deux renforts, les colonnes longi
tudinales, au niveau de la pièce prin
cipale du flagelle. La gaine fibreuse disparaît dans la partie terminale.
A l'origine du mouvement il y a le glissement des microtubules périphé
riques axonémaux les uns par rap
port aux autres, résultant d'un cycle mécano-chimique d'attachement et de détachement successifs des bras de dynéine sur le microtubule voisin.
L'énergie nécessaire au déplacement des microtubules résulte de l'hydroly
se de l'ATP fournie par les mito
chondries et qui se produit grâce aux propriétés ATPasiques de la dy
néine [3] . Le glissement qui se pro
duit dans l'axe longitudinal du flagel
le est alors transformé en courbure par un mécanisme incomplètement élucidé qui pourrait faire intervenir les liens de nexine et les ponts ra
diaires. L'interaction dynéine-tubuli-
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Figure 2. En haut: Images successives provenant d'un enregistrement mi
crocinématographique (50 images par seconde) d'un spermatozoïde humain suivi pendant 2 battements flagellaires. En bas : Reconstitution de la trajec
toire du spermatozoïde. La cellule subit une rotation de 180° entre les deux battements. E = enveloppe du battement flagellaire. AH = amplitude de bat
tement latéral de la tête. La barre représente 10 JJm.
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ne se répétant de proche en proche le long du flagelle, la courbure forme une onde qui se déplace vers l'extré
mité distale flagellaire tout en aug
mentant progressivement son ampli
tude. Arrivée à mi-flagelle, une autre onde d'amplitude plus petite, l'onde inverse, se forme sur le côté opposé.
L'onde principale bascule alors dans un plan différent, entraînant l'en
semble de la cellule dans un mouve
ment rotatoire de 180°. Après la rota
tion, une nouvelle onde principale débute tandis que les précédentes terminent leur progression dans un plan différent (figure 2). Le mouve
ment flagellaire est donc tridimen
sionnel. L'alternance de propagation de courbures et de rotation cellulaire impose à la tête du spermatozoïde un mouvement d'oscillation pseudosinu
soïdale de part et d'autre de son axe de progression [ 4] . Les structures pé
riaxonémales, quant à elles, ne sont pas indispensables pour la réalisation du mouvement : elles auraient plutôt un rôle passif modulant le degré des courbures flagellaires [5] et favori
sant la rotation cellulaire [2] .
1 Plasticit� du mouvement spermatique
L'analyse par microcinématographie ou microvidéographie de la cinétique des spermatozoïdes a révélé l'extraor
dinaire plasticité de leur mouvement.
Les spermatozoïdes immatures préle
vés au niveau de la tête de l' épididy
me ont un mouvement désordonné peu progressif, avec de grandes cour
bures flagellaires. Ceux prélevés dans la queue de l'épididyme sont en ma
jorité mobiles avec un mouvement progressif et des courbures flagel
laires de faible amplitude [6] . Dans le liquide séminal les trajectoires sont progressives, linéaires, plus ou moins rapides et d'amplitudes variables [ 4] . Au niveau flagellaire cela se traduit par une variabilité des vitesses de propagation de 1 'onde et des intensi
tés de courbure [7] . Cette diversité de mouvement reflète l ' hétérogénéi
té de la population spermatique éja
culée qui est particulièrement remar
quable dans l'espèce humaine et pourrait refléter des différences de maturation épididymaire.
Dans le mucus cervical ovulatoire, les spermatozoïdes ont des trajectoires rectilignes, orientées et homogènes.
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Les oscillations latérales de la tête des spermatozoïdes sont pratique
ment absentes en raison de la propa
gation d'ondes flagellaires de très faible amplitude. Les rotations cellu
laires sont moins fréquentes [8] . Ce mouvement typique des sperma
tozoïdes serait le résultat des con
traintes externes exercées sur la cel
lule par la structure microfibrillaire du mucus.
Le mouvement des spermatozoïdes est difficilement observable in situ dans la cavité utérine ou les trompes.
En revanche, il peut être analysé, in vitro, dans des milieux synthétiques de composition comparable aux mi
lieux physiologiques tubaires ou folli
culaires capables de « capaciter ,,, c'est-à-dire de rendre aptes à la fé
condation, les spermatozoïdes. Dans ces milieux, certains spermatozoïdes modifient leur mouvement : ils per
dent leur progressivité, bougent rapi
dement sur place avec des mouve
ments de tête larges et orientés successivement dans différentes di
rections [9] . Ce mouvement qualifié d'« hyperactif" résulte d'une aug
mentation de l'amplitude de la cour
bure flagellaire sur un flagelle appa
remment plus flexible. Il ne s'exprime que de manière transitoire pour une cellule donnée, entre des phases où le mouvement est progres
sif. Ce mouvement biphasique a été aussi observé in situ dans l'oviducte de hamster [10] . La finalité du mou
vement hyperactivé serait de favoriser la rencontre des spermatozoïdes avec l'ovocyte en « balayant » un espace plus important et/ ou de faciliter la traversée du cumulus et la pénétra
tion de la zone pellucide entourant l'ovocyte.
Dans l'espace périvitellin, au contact de l'œuf, il semble que la mobilité du spermatozoïde ne soit plus un élé
ment essentiel pour la fusion de celui
ci avec la membrane ovocytaire. L'in
tégrité de la zone fusiogène constituée de la membrane plasmique post-acrosomique et du cytosquelette adjacent est, en revanche, indispen
sable pour achever la fécondation.
1 Régulation du mouvement
Au cours de sa brève existence, le spermatozoïde est capable d'avoir un mouvement très variable d'un mo-
ment à l'autre alors que la structure de son appareil locomoteur reste in
changée. Ainsi, le spermatozoïde ca
pacité peut présenter successivement des phases de mouvement hyperactif ou progressif, le passage de l'une à l'autre se faisant en une fraction de seconde. De tels changements néces
sitent des mécanismes de régulation aussi subtils que précis. Ces méca
nismes régulateurs peuvent s'exercer au niveau des protéines de l'axonè
me comme au niveau de la membra
ne plasmique, impliquant l'environ
nement ionique de l'axonème et des signaux de transduction intracellulai
re (figure 3). Le fait de pouvoir dé
membraner un spermatozoïde et ré
activer son mouvement par l'action de l'ATP-Mg offre un outil expéri
mental intéressant pour étudier la ré
gulation ionique au niveau axoné
mal.
La concentration d'AMPc contrôle l'initiation du mouvement des cel
lules immatures épididymaires. Le rôle de l'AMPc est démontré par le fait que les cellules démembranées immatures de la tête de l'épididyme, outre l'ATP-Mg, ont besoin d'AMPc pour être réactivées alors que les cel
lules mûres de la queue de l'épididy
me n'en ont pas besoin [ 1 1 ] . L'ATP, fournie par les mitochondries, est im
pliquée dans la régulation du mouve
ment, non seulement en tant que substrat de l'adénylyl cyclase pour la fourniture d'AMPc, mais aussi en tant que substrat des dynéine-AT
Pases flagellaires. Ainsi, une relation a été mise en évidence dans les sper
matozoïdes intacts de rat entre la fré
quence des battements flagellaires ou la vitesse de progression des cellules, et la concentration d'ATP [ 12 ] . Chez l'homme aussi, le taux de réactiva
tion et la vitesse de progression de cellules démembranées et réactivées dépendent de la concentration en ATP-Mg du milieu [ 1 3] .
Le calcium, qui peut inhiber ou sti
muler le pourcentage de spermato
zoïdes mobiles selon les espèces et leur état de maturation, influence la forme de l'onde flagellaire : l'ampli
tude des courbures flagellaires de spermatozoïdes humains peut être expérimentalement réduite par la di
minution de la concentration du cal
cium libre intracellulaire ( [Ca2•] i) [ 14] . Cela est à rapprocher de l'ob
servation physiologique de la diminu-
m/s n • 4, vol. I l, avril 95
H+JNa+
Source antiport d'énergie
�AMP
! Phosphodiestérase 4 1 C�2+ 1.-Stocks internes Protéine kinase ! dépendante Phosphatase r calmoduline
Respiration Mitochondriale
Phosphorylation Déphosphorylation Protéine axonémale /
(dynéine ?) Dynéine ATP-ase !
Glissement intertubulaire +
courbure flagellaire
F i g u re 3. Schéma résumant les principaux facteurs impliqués dans la régula
tion du mouvement flagellaire. Les mouvements ioniques à travers la mem
brane plasmique permettent les modifications de pH et de concentration de calcium intracellulaires, qui règlent l'activité des systèmes de phosphoryla
tion-déphosphorylation actifs sur les protéines axonémales, engendrant glis
sement intertubulaire et courbure flagellaire. L'anion bicarbonate HC03-, in
dispensable à /'hyperactivation du spermatozoïde, pourrait déstabiliser la membrane plasmique et activer /'adénylyl cyclase (AC), et ainsi la synthèse d'AMP cyclique qui, activant la phosphorylation de cibles, pourrait aussi aug
menter l'entrée de calcium extracellulaire. Le pH intracellulaire (pHi), modulé par l'entrée de bicarbonate et par /'antiport sodium/proton, serait également un important régulateur du mouvement des spermatozoïdes, agissant sur le calcium intracellulaire et la synthèse d'AMPc. Des récepteurs couplés aux protéines G (R7) existent au niveau des spermatozoïdes, par exemple de type GABA et récepteurs olfactifs. Ils pourraient être couplés aux canaux cal
ciques et à /'adénylyl cyclase.
tion de l'amplitude de l'onde flagel
laire lors de la mise en place du mou
vement progressif dans l'épididyme, associée à une diminution de [Ca2+] i des spermatozoïdes [ 1 5] . A l'inverse, il a été montré que [Ca2+]i était plus élevée dans les spermatozoïdes hy
peractivés de hamster que dans les cellules non hyperactivées [ 1 6] , sug
gérant une relation entre la forte concentration de calcium intracellu
laire et la grande amplitude de la courbure flagellaire caractéristique de l'hyperactivation. Les remanie
ments membranaires se produisant au cours de la capacitation des sper-
m/s n • 4, vol. 1 1, avril 95
matozoïdes s'accompagnent d'une augmentation de la perméabilité membranaire au calcium. Il en résul
te une élévation de la [Ca2+] i en même temps qu'apparaît l'hyperacti
vation. Par ailleurs, des oscillations calciques ont été détectées dans le flagelle des cellules hyperactivées dont la fréquence est identique à cel
le des battements flagellaires [ 1 6] . Les mécanismes qui contrôlent la [Ca2+] i des spermatozoïdes ne sont pas complètement élucidés. Comme dans les autres types cellulaires, elle résulte d'un équilibre entre le flux calcique entrant par des canaux
membranaires, le stockage dans des organites intracytoplasmiques et le flux sortant par une Ca2+ATPase et/ ou un échangeur Na+ 1 Ca2+ [ 1 7] . Des canaux calciques dépendants du voltage ont été caractérisés au niveau de la membrane plasmique de sper
matozoïdes de bélier [ 1 8] et une ac
tivité Ca2+ ATPasique a été mise en évidence dans les spermatozoïdes de béliers et de bovins [ 19] . Malgré l'ab
sence de réticulum endoplasmique granulaire, des réserves de calcium interne existent dans le spermatozoï
de [20] , où le noyau ou l'espace péri
nucléaire ainsi que les mitochondries pourraient être des lieux de stockage du calcium [21 ] . On sait peu de choses sur la nature des canaux cal
ciques présents dans la membrane plasmique du spermatozoïde, eu égard à la diversité des canaux cal
ciques des cellules excitables dont la régulation met en jeu des phosphory
lations et des protéines G ( voir [22]
pour revue) . Un récepteur de type GABA a bien été mis en évidence [23] , mais il ne serait pas impliqué dans la réponse calcique ; il semble contribuer, en aval, à la réalisation de la réaction acrosomique [24] . Le couplage d'un récepteur à une pro
téine G pour régler l'activité des ca
naux calciques n'est pas une hypo
thèse à écarter [ 1 8] dans la mesure où des protéines de type G ont été mises en évidence dans le spermato
zoïde [25] . Des données expérimen
tales montrent, en outre, que l'en
trée de calcium est stimulée par le bicarbonate [26] , un anion dont la présence est indispensable à l'appari
tion de l'hyperactivation [27] . Il agi
rait en déstabilisant la membrane plasmique [26] ou en stimulant l'adénylyl cyclase [28] ; dans cette hy
pothèse, l'augmentation d'AMPc dans la cellule activant à son tour une protéine kinase, la phosphoryla
tion de la cible déclencherait l'ouver
ture de canaux calciques. Comme le flux entrant de bicarbonate dans la cellule est susceptible de modifier le pH intracellulaire (pHi) du sperma
tozoïde, une régulation de l'entrée de calcium par le pHi a aussi été évo
quée [29] .
Il a été montré, enfin, que le flux en
trant de calcium pouvait être accélé
ré par la progestérone contenue dans le liquide folliculaire ; elle augmente
rait ainsi le nombre de spermato- 559
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nation. Fertil Steril 1995 ; 63 : 584-90.
zoïdes humains hyperactivés [33] . Il est intéressant de noter que l'antipro
gestine RU486 a un effet inverse, in
hibant le flux entrant de calcium dans le spermatozoïde et empêchant son hyperactivation [20] . Le flux en
trant calcique stimulé par la proges
térone n'emprunterait pas les canaux dépendants du voltage [34] bien qu'une dépolarisation membranaire accompagne l'action de la progesté
rone [35] . Des << récepteurs ,, de la progestérone, présents à la surface des spermatozoïdes humains [36] , pourraient relayer son effet.
Un autre facteur de régulation du mouvement est le pH intracellulaire (pHi) : une augmentation du pHi est associée à l'activation de la mobilité de spermatozoïdes épididymaires de verrat alors que la baisse du pHi se
rait responsable de la quiescence des spermatozoïdes mûrs épididymaires de certaines espèces de mammifères [30, 3 1 ] . Lors de l'établissement du mouvement progressif des spermato
zoïdes épididymaires, une augmenta
tion du pHi serait à l'origine de la di
minution de [Ca2+] i ; celle-ci stimu
lerait alors l'augmentation de l'AMPc amorçant le mouvement [ 15] . Bien que le pHi des spermatozoïdes s'élè
ve au cours de la capacitation [32] , parallèlement à l'élévation du cal
cium, aucune relation entre l'hyper
activation et cette augmentation du pHi n'a encore été établie. Les échangeurs Ca2+ jH+ ou Na+ /H+ et Na+/Ca2+ pourraient directement ou indirectement relayer les modifica
tions de calcium et de pH observées lors de la capacitation. Plus directe
ment au niveau axonémal, le pH mo
dule l'effet de l'AMPc et de l'ATP-Mg sur la réactivation des spermato
zoïdes, la fréquence des battements flagellaires et les vitesses de progres
sion des cellules démembranées et réactivées [ 1 2] .
Ainsi le mouvement est réglé de ma
nière complexe par le calcium, le pH, l'AMPc et l'ATP qui interagissent entre eux et interviennent parallèle
ment ou en cascade.
Par quels mécanismes ces facteurs de régulation exercent-ils leur action sur le mouvement flagellaire ? Les tra
vaux de ces dix dernières années sug
gèrent que le relais se ferait par la phosphorylation de protéines flagel
laires (pour revue, voir [37] ) . L'AMPc stimulerait une activité pro-
mis n • 4, vol. J I, avril 95
téine kinase alors que le calcium en se liant à la calmoduline stimulerait une activité phosphatase. La premiè
re protéine phosphorylée identifiée a été la sous-unité régulatrice d'une protéine kinase type Il, mais d'autres cibles de ces enzymes sont recher
chées, avec pour candidats certaines sous-unités des bras externes de dy
néine ; leur état de phosphorylation pourrait influencer l'activité ATP
asique et donc le glissement des mi
crotubules flagellaires. Le pHi, modu
lerait l'effet de l'AMPc et du calcium en affectant directement les activités enzymatiques impliquées comme l'ac
tivité phosphatasique [38] .
Enfin, le mouvement des cellules peut aussi être influencé par des fac
teurs extérieurs à la cellule. Dans cer
tains cas, il s'agit de contraintes mé
caniques liées à l'<< architecture » de l'environnement (réseau de muco
protéines du mucus cervical) . On sait aussi que la température ou la visco
sité du milieu peuvent agir sur l'am
plitude et la fréquence des ondes fla
gellaires [39] .
1 Les akinésies
et dyskinésies flagellaires Les anomalies du mouvement sper
matique peuvent être responsables de stérilité. Dans certains cas, aucun spermatozoïde n'est mobile. Quel
quefois les spermatozoïdes sont mo
biles mais leur mouvement est ineffi
cace, entraînant un déficit fonction-
A[ �
{new �
ne! de la cellule et une stérilité quand tous les spermatozoïdes sont atteints. Ces dyskinésies flagellaires sont généralement révélées par les résultats des tests de pénétration dans la glaire cervicale in vivo et/ ou in vitro couramment pratiqués dans les bilans d'infertilité. Les facteurs responsables de cette situation peu
vent être de trois ordres : soit il exis
te des lésions structurales de l'appa
reil locomoteur, soit le système de régulation intracellulaire du mouve
ment est perturbé, soit un facteur exogène interfère avec le battement flagellaire. Les observations s'accu
mulent en pathologie humaine mais rares sont les altérations bien docu
mentées. Seules plusieurs anomalies ultrastructurales ont été clairement identifiées.
L'akinésie flagellaire peut être due à l'absence des deux bras de dynéine, comme cela a été décrit chez des hommes ayant un syndrome de Kar
tagener [ 40] , mais d'autres défauts des structures axonémales peuvent être responsables de l'absence de mouvement [ 4 1 ] . Chez d'autres hom
mes infertiles, les spermatozoïdes sont mobiles mais leur vitesse de pro
gression et la fréquence des batte
ments flagellaires sont diminuées (fi
gure 4), les doublets externes de l'axonème flagellaire étant dépour
vus de bras externes de dynéine [ 42] . Cette affection ressemble au modèle expérimental réalisé par Gibbons qui, après avoir extrait les bras de dy-
F (HZ) 6
7
3
3
Figure 4. Trajectoires enregistrées pendant deux secondes et structure fla
gellaire de spermatozoïdes normaux (A} et dépourvus de bras externes de dynéine (8}. La progression et la fréquence des battements flagellaires (F) des spermatozoïdes sans bras externe de dynéine sont diminuées de moitié.
m/s n• 4, vo/. 11, auri/ 95
néine externe de spermatozoïdes d'oursin incubés dans un milieu de force ionique élevée, constatait une diminution de moitié de la fréquen
ce des battements flagellaires [ 43] . Des spermatozoïdes sans dynéine au niveau des doublets externes ne tra
versent pas normalement le mucus cervical ni la zone pellucide. En re
vanche, ils fusionnent bien avec des ovocytes dépellucidés de hamster ou avec des ovocytes humains quand ils sont placés sous la zone pellucide.
L'utilisation de cette dernière tech
nique de fécondation in vitro a per
mis à des hommes, stériles du fait de cette affection, de devenir pères [44] .
Une autre dyskinésie concerne des anomalies des structures périaxoné
males (fibres denses et colonnes lon
gitudinales) qui sont mal disposées et/ou en nombre anormal [45] . Ces anomalies sont associées à une réduc
tion importante de l'amplitude des ondes flagellaires et du mouvement de la tête. Les rotations cellulaires sont rares et les spermatozoïdes sem
blent glisser dans le milieu [ 46] . Ces spermatozoïdes sont aussi incapables de migrer dans la glaire cervicale et de féconder in vitro.
En l'absence d'anomalies ultrastruc
turales, l'akinésie pourrait être due à un défaut du système de régulation.
Ainsi, a été observée chez certains pa
tients infertiles dont les spermato
zoïdes étaient immobiles une dimi
nution très importante de l'activité de la protéine carboxylméthylase [ 4 7] . La signification physiopatholo
gique de ce résultat est méconnue car le rôle d'un système de méthyla
tion-déméthylation dans le mouve
ment du spermatozoïde n'a pu être encore clairement démontré.
De nombreux essais d'amélioration du pouvoir fécondant des spermato
zoïdes par des << traitements in vitro ••
ont été proposés. La plupart cher
chent à augmenter le taux d'AMPc intracellulaire, soit en utilisant des inhibiteurs de la phosphodiestérase comme la cafféine, la théophylline ou la pentoxifylline [ 48] , soit en utili
sant la 2-désoxyadénosine [ 49] qui agirait sur la production d'AMPc par l'adénylyl cyclase membranaire via des récepteurs A2 mis en évidence dans le spermatozoïde humain [50] . Si les améliorations de la mobilité
des spermatozoïdes observées dans la --- 561
562
plupart des études confirment indi
rectement le rôle de l'AMPc dans la régulation du mouvement, il est im
portant de souligner qu'a�cun �e. ce�
traitements ne semble avOir ameliore le pouvoir fécondant des spe�ma_to
zoïdes, que ce soit in vivo ou zn vztro [51 ] .
Parmi les facteurs externes pouvant altérer la mobilité des spermato
zoïdes, il est classique d'évoquer l'in
fection des voies génitales. Ce ne sont pas tant les germes eux-mêmes qui sont en cause que _les polyn�
cléaires qui, dans certames condi
tions d'activation, produisent des ra
dicaux libres qui vont altérer la membrane des spermatozoïdes et di
minuer leur mobilité [52] . Ce phé
nomène peut s'accompagner d'une chute de la concentration intracellu
laire d'ATP [53] .
Il a été observé, enfin, qu'en cas d'auto-immunisation antispermato
zoïde, les chances de fécondation in vitro dépendent moins du taux de spermatozoïdes recouverts d'IgG et/
ou d'IgA que du mouvement des _ga
mètes et, en particulier, de l'amplitu
de du débattement latéral de la tête [54] . En revanche, quand les sperma
tozoïdes recouverts d'anticorps sont mis sous la zone pellucide, la fécon
dation des ovocytes ne semble plus dépendre des caractéristiques du mouvement [55 ] .
Une meilleure connaissance d u mou
vement normal et pathologique du sp�rmatozoïde �uma�n , co�tribue_ra sûrement dans 1 avemr a mieux dia
gnostiquer de nombreuses causes de stérilité masculine et à trouver les so
lutions thérapeutiques adaptées sans forcément recourir à des méthodes trop invasives comme I'i.�jection mé
canique de spermatoz01des dans le cytoplasme ovocytaire pour aider les couples infertiles à devenir parents •
Summary
Normal and pathological movement of human sperm The tai! of human spermatozoa is made of a complex microtubular structure, the axoneme, surroun
ded by nine coarse cytoskeletal fi
bers and two longitudinal columns bridged by num�r�us �sverse ribs. Dynein-tubulin mteracuon re
sults in sliding between the outer doublets of the axoneme. The sli
ding is transformed in a bent whose shape and propagation velo
city along the flagellum govem the movement of the cell. The pattern of movement is drastically influen
ced by the maturation stage of �e
spermatozoa. Many factors can m
fluence the regulation of the hu
man sperm movement. Cycl�c �
is the second messenger mamly m
volved in the initiation of motility while calcium modulates the shape of the bend. These messengers, in a complex equilibrium with inter
nai pH and ATP, could control dy
nein- tubulin interaction through phosphorylation and dep�ospho
rylation of axonemal protems. De
fects of flagellar structures and functions of human spermatozoa may be responsible for akinesia and sterility. In sorne cases the spermatozoa are motile_ but the mi
gration through cerncal mucus and zona pellucida is impossible because of a flagellar dyskinesia re
lated to a flagellar defect �· lac� of
outer dynein arms or modificauon of the periaxonemal structures.
Other dyskinesia may be linked to defects of movement regulation or to deleterious exogen factors. Un
til now no treaunent acting on se
cond messenger levels in human spermatozoa have be en .prove?. to
be efficient to treat male mferuhty.
TIRES A PART ---
P.Jouannet.
m/s n ' 4, vol. I l, avril 95
